CN1306629C - 发光二极管灯 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种LED灯，具有形成电极图案的电路基板(22)；装载在该电路基板(22)上、具有内周面越向上方越大的锥状凹部(32)的反射框体(31)；安装在所述凹部(32)的中央部的发光体(27)；位于该发光体(27)上的空气层；经该空气层设置在所述反射框体(31)上的透镜体(44)；同时，在所述反射框体(31)上设置连通所述空气层和外部的空气孔(45)。

Description

发光二极管灯
技术领域
本发明涉及安装在具有照相机动能的便携电话或便携信息终端机上、作为闪光灯光源使用的发光二极管(LED)灯。
背景技术
通常，在照相机中装载着闪光灯光源，多数闪光灯光源使用氙气管。虽然该氙气管具有强光量，但同时具有高的功耗，所以不适合便携电话等的需要小型化和低功耗的设备。因此，如CL-460S，470S系列、数据表“online”株式会社シチズン电子“平成15(2003)年2月20日检索”互联网URL<http:/www.c-e.co.jp/products/index1.htm1>所示，将多个发光元件排列在芯片基板上，小型且可表面安装的LED灯已实用化。
通过使用这种结构的LED灯，在得到预定的光量的同时，还可实现低功耗化。
但是，由于该LED灯没有指向性，不适合实现如照相机的闪光灯那样在预定方向上得到强光量的目的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种LED灯，通过在预定方向上具有指向性，同时可实现由反射得到的亮度提高，可作为在小型便携电话中具有的照相机的闪光灯光源装载。
为实现上述目的，本发明的一种LED灯，其特征在于包括：电路基板，形成有电极图案；发光体，安装在所述电路基板上，所述发光体包括一个或两个以上的发光二极管元件和密封该发光二极管元件的透明或透光性的树脂材料；反射框体，装载在所述电路基板上，具有配置为包围所述发光体的凹部；透镜体，配置在所述发光体的上方，并安装在所述反射框体上，使得在其与发光体之间形成空气层；空气孔，设置在所述电路基板、反射框体和透镜体的至少一个上，连通所述空气层和外部；在所述凹部的内周面形成反射从所述发光体发出的光的反射面，且该反射面形成为越向上方越大的锥状。
附图说明
图1是本发明的LED灯的第一实施例的斜视图；
图2是上述第一实施例的LED灯的截面图；
图3是上述第一实施例的LED灯的平面图；
图4是上述第一实施例的LED灯的组装斜视图；
图5是本发明的LED灯的第二实施例的斜视图；
图6是上述第二实施例的LED灯的截面图；
图7是本发明的LED灯的第三实施例的截面图；
图8是本发明的LED灯的第四实施例的截面图；
图9是本发明的LED灯的第五实施例的截面图；
图10是本发明的LED灯的第六实施例的截面图；
图11是在各部分设置从空气层通向外部的空气孔的LED灯的截面图；
图12是通过MID一体形成电路基板和反射框体的LED灯的截面图。
具体实施方式
下面，根据附图详细说明根据本发明的LED(Light Emitting Diode)灯的实施例。
图1到图4表示本发明的LED灯21的第一实施例。该LED灯21包括电路基板22，安装在该电路基板22上的发光体27，安装在电路基板22上的反射框体31，使其包围该发光体27。
在电路基板22上形成例如三对阳极和阴极电极部。若作进一步调查，如图3所示，电路基板22具有由玻璃环氧和BT树脂等构成的大致方形，在该电路基板的两个侧面上通过通孔形成阳极电极(A1，A2，A3)和阴极电极(K1，K2，K3)。并且，从上述两个侧面向电路基板22的中央部延伸的引线图案的一对A1和K1，一对A2和K2，一对A3和K3的各个前端间分别安装后述的三个发光二极管元件或LED元件28a，28b，28c，这些发光二极管元件和三对电极分别经焊接线30相连。
发光体27由上述的三个LED元件28a，28b，28c和密封这些LED元件的透明或具有透光性的树脂材料29构成。所述LED元件28a，28b，28c是氮化镓系化合物半导体，如图3所示，连接在各个阳极电极(A1，A2，A3)和阴极电极(K1，K2，K3)之间，并在电路基板22的中央部等间隔配置成三角形状。
如图1和图2所示，反射框体31是具有与电路基板22大致相同的平面形状的部件，通过任意手段固定在电路基板22上。另外，反射框体31厚度比电路基板22大，其中央部包围所述发光体27，并具有圆形的内周面，同时，形成越向上方外部越宽的锥状的倒立没有顶端的圆锥状凹部32。在该凹部32的内周面形成使从所述发光体27发出的光向希望方向均匀聚光用的反射面33。该反射面33例如由镀镍或镀其他银色系物质形成。因此，可通过该反射面33将从发光体27发出的光高效地反射到上方。虽然该反射面33的形状和锥形的倾斜角可以根据LED灯21的规格适当设定，但是如照相机的闪光灯光源那样，为在某一定距离内照射均匀的光，最好使反射面的形状为以发光体27为中心的圆形，向上方在40度～80度的范围内倾斜。
如图4所示，该实施例的LED灯21在形成了阳极电极(A1，A2，A3)和阴极电极(K1，K2，K3)的电路基板22上安装LED元件28a～28c，并由树脂材料29密封其上面后，通过将反射框体31安装在所述电路基板22上而形成。
在由上述结构构成的第一实施例的LED灯21中，通过从由三个LED元件28a，28b，28c构成的发光体27直接向上方发出的光和由反射面33反射的光而使发光体27的正面方向的发光亮度大大提高。另外，如图2所示，通过所述反射面33，可使从发光体27发出的光向正面方向集中并向预定方向照射，同时，发射框体31形成为与电路基板22具有大致相同的平面大小，由于为没有突起部的平面形状，所以可组装到狭小的安装空间中。因此，可容易地组装到内置有照相机动能的便携电话中，作为闪光灯光源可以得到充分的光量。另外，由于构成所述发光体27的各LED元件具有三个系统独立的一对电极对，所以可从仅由一个LED元件28a照明，由两个LED元件28a、28b照明，由三个LED元件28a、28b、28c同时发光的照明中进行任意的发光控制。另外，在本实施例中，虽然表示了由三个LED元件28a，28b，28c构成发光体27的情况，但是并不限于这种三个LED元件的结构，也可根据使用目的为一个LED元件的结构或由四个以上的LED元件的结构。
图5和图6表示本发明的LED灯的第二实施例。该实施例的LED灯41由形成电极图案的电路基板22、安装在该电路基板22上的发光体27、具有包围该发光体27的反射面的发射框体31、位于所述发光体27上，由反射框体31包围的空气层40、夹着该空气层40，并设置在该反射框体31上的透镜体44构成。虽然发光体27和反射框体31的聚光作用与所述第一实施例的LED灯21相同，但是通过在反射框体31上设置透镜体44，发光体27和通过反射面33向上方发射的光由所述凸面46聚光，所以与所述第一实施例的LED灯21相比，可实现发射光量的进一步提高。另外，由于透镜体44的下侧，换而言之为透镜体44和发光体27之间为空气层40，所以从上述发光体27发出的光通过由空气层40的透镜体44构成的具有两个不同折射率的媒体向外部发射。通过这种折射率的改变可进一步提高聚光性。透镜体44是通过成型透明的或具有透光性的树脂材料、或将玻璃材料直接加工为预定形状来形成，使得发射光的面为凸面46。另外，本实施例的LED灯41中，通过设置透镜体44，而成为密封凹部32内的状态。因此，存在通过逆流处理安装LED灯时凹部32内的空气层40膨胀的危险。为改善该情况，设置从空气层40通到外部的空气孔45而使气压下降。由此，在安全且可靠地进行逆流处理的同时，可抑制作为LED灯的品质劣化。
图7是将透镜体54的中央部从反射框体31的上面下降到凹部32内而形成的第三实施例的LED灯51。这样，由于通过使凸面56隐藏在凹部32内，反射框体31的上方变平坦，所以可实现整体的薄形化。尤其是在将凸面56的顶点形成为与反射框体31的上面大致水平的情况下，可将LED灯51的厚度抑制为与上述第一实施例的LED灯21大致相同的薄度。根据该实施例的LED灯51，虽然发光的指向性和发射光量与上述图6所示的LED灯41大致相同，但是由于透镜体54不从反射框体31的上面突出，所以适合于组装到便携电话灯的薄形设备中。
图8表示本发明的第四实施例的LED灯61。该实施例的LED灯61相对于发光体27的正面配置透镜体64的凸面66。虽然发光作用与上述第二实施例和第三实施例的LED灯41，51相同，但是由于反射框体31的上面大致为平坦面，所以与上述第三实施例的LED灯51相比，可抑制安装时的高度方向的空间。
图9表示本发明的第五实施例的LED灯71。该实施例的LED灯71使覆盖形成在反射框体31上的凹部32的上方的透镜体74的一部分为粗糙表面76，而可得到光散射效果。上述粗糙表面76通过凹凸加工形成为平板状的透镜体74的与发光体72相对的面而形成。通过设置这种粗糙表面76，可使从发光体27发射的光和由发射面33反射的发射光适当向上方散射发光。
图10表示本发明的第六实施例的LED灯81。该实施例的LED灯81中，上述图8的透镜体的单面为菲涅尔透镜面86。该菲涅尔透镜面86具有光学上由与凸透镜面相同的光折射产生的聚光效果，还具有使透镜本身的厚度变薄的优点。
上述第二到第六实施例的透镜体44，54，64，74，84形成为一个面为凸面46，56，66和粗糙表面76或菲涅尔透镜86，另一个面为平坦面。并且，以使所述凸面和粗糙表面或菲涅尔透镜面向发光体27，使平坦面向外部露出的状态设置反射体31。由此，在得到由凸面或菲涅尔面带来的高聚光性和由粗糙表面带来的光散射效果的同时，通过使外表面为平坦面而实现了薄形化。另外，若不重视薄形化，则也可将所述透镜体的两个面形成为凸面或菲涅尔透镜面，而可得到更好的聚光效果。
上述第二到第六实施例中所示的LED灯中，反射框体31的内部为空气层40，通过设置这种空气层40得到的光学效果可得到更好的聚光效果。若所述空气层的光折射率为1，可知道形成透镜体的树脂的折射率为1.5左右。因此，从上述发光体27发出的光在发射到外部前，通过上述空气层和透镜体之间光折射率变大，而可得到更大的聚光效果。与此相反，在发光体的上方没有间隙地充填形成构成透镜体的树脂的情况下，由于从发出体发出的光的折射率仅取决于其树脂的折射率，所以没有得到很大的聚光效果。
虽然在如第二到第六实施例的包括透镜体结构的LED灯中设置了空气孔45，但是若该空气孔45为从空气层40通向外部的部位，也可设置在任何地方。例如，由上述图8所示的第四实施例的LED灯61的例子所表示时，可根据LED灯的大小和形状或安装方法，形成在与透镜体64相连的反射框体31的上部(图11(a))，与电路基板22相连的反射框体31的下部(图11(b))、透镜体64的一部分(图11(c))和电路基板22的一部分上(图11(d))的其中之一上。另外，虽然上述空气孔45可至少设置在一个部位上，但是也可根据LED灯的大小和安装例而设置多个。
上述第一到第六实施例中，虽然作为LED灯基础的部分由形成了安装发光体27用的电路图案的电路基板22和配置在该电路基板22上的反射框体31构成，但是如图12所示的LED灯91那样，也可通过一体化电路基板部92和反射框体部93的立体型的基底部95形成。这种立体型基底部95通过使用MID(Molded Interconnect Device)可容易且高精度地成形为任意形状，同时，由于上述电路基板部92和反射框体93形成了纹理的连续面，所以可得到没有乱反射的良好反射效果。
上述第二到第五实施例所示的LED灯41，51，61，71，81虽然装载了不同例子的透镜体44，54，64，74，84，但是该透镜体的曲率半径和折射率在可得到聚光范围内不作特别限定。
另外，使上述实施例的LED灯发出白光，并作为照相机的闪光灯光源使用的情况下具有下面两种构造方法。第一构造是如图3所示，在发光体27中使用发蓝光的LED元件(28a，28b，28c)后，在密封的树脂体中混入YAG荧光粉。另外，第二结构是使用红、绿、蓝色的发光型LED元件来构成发光体27，通过调整所述各个LED元件的发光色或亮度来得到白色发光。根据第二结构，除白色之外还可以作出各种发光色。
如上所述，根据本发明，通过设置了聚光用凹部的反射框体，可使从发光体发出的光向发光正面方向具有预定角度的指向性地发射。尤其是，所述凹部的内周面向上部形成为锥状，所以可得到发光体的正面方向具有一定宽度、且同时不会使亮度不均匀的均匀照明效果。因此，可适用于对被摄物体需要强光量的照相机的闪光灯光源。
另外，由于构造为在安装在电路基板上的发光体的周围设置具有聚光用凹部的反射框体的同时，通过透镜体覆盖所述凹部的上方，所以可进一步通过透镜体向规定方向聚光由凹部的内周面反射后提高了发射光量的光。另外，由于由所述透镜体覆盖的凹部内构成了空气层，所以通过透镜体的光折射率和空气层的光折射率的差可得到更高的聚光效果。另外，通过在所述电路基板、反射框体或透镜体的至少一个上形成从所述空气层通向外部的空气孔，也可抑制如逆流安装处理那样在高温环境下的空气膨胀。因此，在安全且可靠地进行逆流安装处理的同时，可防止LED灯的性能劣化。
另外，通过将具有光入射面和光出射面的透镜体的至少一个形成为凸透镜面，可使从所述发光体射出的光和由所述放射框体反射的光向更远处聚光。另外，也可代替所述凸透镜面形成菲涅尔透镜面。通过为这种菲涅尔透镜面，光学特性与凸透镜面大致相同，同时使薄形化成为可能。
另外，通过使所述透镜体一个面由凸透镜面或菲涅尔透镜面，另一个面由平坦面构成，相对所述发光体设置所述凸透镜面或菲涅尔透镜面，可在接近于发光体面的状态下配置所述凸透镜面或菲涅尔透镜面。因此，可以高效地聚光从发光体发出的直接光和通过反射框体内部反射的反射光。另外，由于透镜体的外表面为平坦面，所以可实现整体的薄形化，还可安装到狭小的空间中。
另外，由于所述发光体可以集成一个或两个以上的多个发光二极管而构成，所以可制造对应于所要求的照明效果的光量的LED灯。
另外，虽然所述发光体因所构成的二极管元件的特性而可得到各种发光颜色，但是通过在密封所述发光二极管的树脂体中混合YAG荧光粉，而可容易得到白色发光。另外，在构成所述发光体的发光二极管由红、绿、蓝三种构成的情况下，可通过混合所述各个发光二极管元件的发光色或亮度而得到白色发光。
另外，通过镜面加工或电镀加工发射面而提高了发光效率，而得到高的照明效果。
另外，在由可一体化的MID形成所述电路基板和反射框体的情况下，由于电路基板面和反射面形成了没有纹理的连续面，所以在得到良好的反射效果的同时，品质一定并使大批量生产成为可能。
根据本方面的LED灯，通过在电路基板上形成包括被配置成包围由LED元件构成的发光体的周围的反射用凹部的反射框体，作为照相机的闪光灯光源可得到充分的光量，而不会增加LED元件数目和消耗电流。另外，由于包括反射面的反射框体形成为与电路基板具有大致相同的平面的大小，所以还可装载到没有安装空间余量的小型和薄形便携电话和便携信息终端等中。
另外，通过在所述反射框体上安装透镜体，在当然可使亮度提高和具有指向性的同时，可通过选择所述透镜体的形状和大小而得到适用于所装载的设备和使用条件的照明效果。
进一步，通过在所述反射框体上设置透镜体，使凹部内的空间为空气层，而可使光向外部发射期间通过透镜体和空气层中。这样，由于通过了相邻的光折射率不同的媒体，所以光的折射效果变大，可进行更亮的发光。

Claims (10)

1、一种LED灯，其特征在于包括：
电路基板，形成有电极图案；
发光体，安装在所述电路基板上，所述发光体包括一个或两个以上的发光二极管元件和密封该发光二极管元件的透明或透光性的树脂材料；
反射框体，装载在所述电路基板上，具有配置为包围所述发光体的凹部；
透镜体，配置在所述发光体的上方，并安装在所述反射框体上，使得在其与发光体之间形成空气层；
空气孔，设置在所述电路基板、反射框体和透镜体的至少一个上，连通所述空气层和外部；
在所述凹部的内周面形成反射从所述发光体发出的光的反射面，且该反射面形成为越向上方越大的锥状。
2、根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于：所述透镜体具有光入射面和光出射面，所述光入射面和光出射面内至少一个为凸透镜面或菲涅尔透镜面。
3、根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于：所述透镜体具有光入射面和光出射面，所述光入射面由凸透镜面或菲涅尔透镜面构成，同时相对所述发光体设置，而所述光出射面由平坦面构成。
4、根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于：所述透镜体具有光入射面和光出射面，所述光入射面由平坦面构成，同时相对所述发光体设置，而所述光出射面由凸透镜面或菲涅尔透镜面构成。
5、根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于：所述发光体通过包括发蓝光的二极管元件、密封该发蓝光的二极管元件的树脂体和混入到该树脂体内的钇·铝·石榴石荧光粉来得到白色发光。
6、根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于：所述发光体由红、绿、蓝色构成的三种发光二极管元件和密封这些发光二极管元件的树脂体构成。
7、根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于：所述二个以上的LED元件在反射面的中心部的周围等间隔配置。
8、根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于：所述一个或二个以上的LED元件由氮化镓系化合物半导体构成。
9、根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于：所述凹部的内周面是镜面加工或电镀加工成的。
10、根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于：所述电路基板和反射框体是在立体形状的树脂成形品上形成电路和电极而形成的。
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